浅谈钢箱梁桥面沥青砼保护层施工与质量控制

　　一、概述
　　随着我国经济的飞速发展，居民收入和生活水平不断提高，汽车拥有量快速增长，使得城市交通量不断增加，为了解决城市交通问题，很多城市采用高架桥立体交通形式来解决通行能力问题。在高架桥建设过程中由于钢箱梁相对于砼现浇箱梁具有跨径大、施工周期短、外形美观、分段焊接等特点，因此，越来越多的被应用在交通复杂、通行量大、施工场地狭小、工期短的一些复杂路段或交叉口。
　　钢箱梁桥面沥青砼施工质量将对行车有着直接影响，为了使沥青砼铺装层能和钢箱梁桥面钢板之间很好的粘结并满足行车要求，特大型桥梁钢箱梁上桥面沥青砼铺装主要采用以下结构形式：改性沥青SMA13面层、改性乳化沥青粘结层、浇注式沥青砼（或环氧沥青砼）下层（保护层）和桥面防水粘结层。而浇注式沥青砼（或环氧沥青砼）下层（保护层）结构层施工需采用专用设备，由于设备投资较大。因此，对一些面积不大的钢箱梁桥面若采用上述结构形式投资非常大，而南通地区目前采用的是江苏省交通厅公路局、交通部公路科学研究院和南通市建设局共同自主研发的EHS（E－EpoxyAsphalt，H―HotRollAsphalt，S―StoneMasticAsphalt）铺装体系，其结构形式为：环氧沥青碎石粘结层、热压沥青混凝土HRA-13保护层、改性乳化沥青粘结层、改性沥青混凝土SMA-13。下面结合施工实践主要谈谈钢箱梁桥面环氧沥青碎石粘结层、热压沥青混凝土HRA-13保护层施工与质量控制。
　　二、钢桥面的喷砂除锈和防腐
　　钢桥面的喷砂除锈、防腐不仅是保证钢箱梁桥面使用年限的重要工序，也是保证沥青混凝土面层完整的基础。因此，首先要用高压水枪及清洁剂进行表面清洗，清除钢板表面的尘垢、油脂等污染物，个别地方还必须进行打磨处理，待钢板干燥后，再使用喷砂除锈设备进行喷砂除锈工作。确保钢桥面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。喷砂除锈施工时作业环境温度要求高于露点3。C，相对湿度低于85％，如遇雨雪天则严禁施工。为保证防锈层与钢桥面板的附着力，要求钢桥面板喷砂除锈后的粗糙度达到50～100μm，并在3h内喷涂特制环氧富锌漆防锈层（2x40μm，其中漆的锌粉含量应≥80%）。喷涂设备采用高压无气喷涂设备，喷涂过程中宜采用干燥筒人工补刷滚吸流淌漆，干燥时间应根据现场环境而定，特制环氧富锌漆防锈层的喷涂质量主要通过漆膜附着力和干膜厚度来检查，漆膜附着力一般要达到5Mpa（拉拔试验检测），干膜厚度要求≥80μm（干膜测厚仪检测），具体参考特制环氧富锌漆的产品使用说明书。
　　三、环氧沥青碎石封层施工
　　粘结层环氧沥青碎石封层施工环境温度应高于10℃，并特别关注天气预报，以避免粘结层环氧沥青碎石封层施工期间及热压沥青混凝土HRA-13保护层铺筑前出现雨、雾天气。环氧沥青采用专用的补给车将已预热保温至120℃环氧沥青运至施工现场，加入到自动环氧沥青洒布车中，同时配备碎石撒布车一台。粘结层撒布的碎石规格为5～10mm，需经拌和楼除尘处理过，其4.75mm通过率和9.5mm筛余含量均不得超过5%。自动沥青洒布车进入施工现场前，应用吹风机吹干净车身及轮胎的灰尘，必要时用高压清水冲洗，防止污染桥面防锈层。在自动沥青洒布车上通过计量装置设定组分A：组分B为1：2.8，并确保计量准确、混合均匀。
　　环氧沥青喷洒时要求均匀，喷洒区边缘顺直，路缘石、落水口等外侧垂直面应一并喷洒，喷洒量按0.8kg/m2左右控制，对未喷洒到的部位采用人工补洒方法。
　　使用湿膜卡测定环氧沥青的湿膜厚度，并按总用量进行复核。环氧沥青碎石粘结层采用拉拔仪进行检测，附着力要求不低于5MPa。
　　为防止钢桥面热压沥青混凝土HRA-13保护层摊铺过程中的机具粘轮，环氧沥青喷洒10m长工作面后采用撒布车均匀撒布一层等粒径的碎石，碎石撒布车采用倒车行走方式，撒布速度通过试撒来确定，碎石撒布要求均匀，与环氧沥青粘结牢固,未粘牢牢固的部分应及时扫除，对撒布不均的部位采用人工补撒，对起窝、重叠部位应采用扫把人工扫匀。撒布的碎石规格为5～10mm，用量为6kg/m2（覆盖率约60%），按用量与施工面积进行控制，撒布的碎石可完全嵌入保护层热压沥青混凝土HRA-13中。环氧沥青粘结层喷洒后24h内应进行热压沥青混凝土HRA-13保护层施工，如因故不能在24h内施工时，则需在施工前补洒0.2～0.3kg/m2环氧沥青。施工后的环氧沥青粘结层养生期间应避免受到任何污染和雨雾侵蚀以确保粘结质量。
　　环氧沥青粘结层及碎石撒布质量控制标准
　　指标 质量控制标准 频率 试验方法
　　喷洒量(kg/m2) 0.8±0.1 每幅1次/车道 搪瓷盘/总量检验
　　喷洒均匀性 无明显囤积、流淌或漏洒 随机 目测
　　碎石撒布量(kg/m2) 5～7 每幅1次/车道 总量检验
　　碎石撒布覆盖率(%) 60±10 随机 目测
　　碎石撒布均匀性 无明显囤积、漏撒 随机 目测
　　四、热压沥青混凝土HRA-13保护层施工
　　（一）、材料技术要求
　　1）高粘度沥青技术要求
　　保护层用高粘度沥青技术要求如下表所示。
　　指标 单位 技术要求 试验方法
　　针入度（25℃，100g，5s） 0.1mm 40～60 T0604
　　延度（5℃，5cm/min） cm ≥20 T0605
　　软化点（环球法） ℃ ≥80 T0606
　　60℃动力粘度（真空减压毛细管法） Pa•s ≥100000 T0620
　　弹性恢复（25℃） % ≥85 T0662
　　粘韧性（25℃） N•m ≥20 T0624
　　粘结力（25℃） N•m ≥15 T0606
　　溶解度 % ≥99 T0607
　　闪点 ℃ ≥230 T0611
　　贮存稳定性，48h软化点差 ℃ ≤2.5 T0661
　　RTFOT薄膜加热试验残留物 质量变化率 % ≤1 T0610
　　 25℃针入度比 % ≥65 T0604
　　 残留延度（5℃） cm ≥15 T0605
　　2）矿料技术要求
　　矿料石质应坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质、具有足够的强度，粗集料应采用粒形与棱角性较好的优质玄武岩碎石，特别是针片状颗粒含量必须满足规范要求。细集料0～3mm用石灰岩加工的机制砂，其规格与技术要求需满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）有关要求。
　　3）保护层热压沥青混凝土（HRA-13）技术要求
　　钢桥面铺装结构保护层热压沥青混凝土（HRA-13）技术要求如下表
　　试验指标 单位 技术要求 试验方法
　　空隙率VV % 1.5～3.5 T0705
　　矿料间隙率VMA % ≥13.0 －
　　沥青饱和度VFA % 80～90 －
　　稳定度MS KN ≥8.0 T0709
　　流值FL 0.1mm 20～50 
　　浸水马歇尔稳定度 % ≥85 T0709
　　冻融劈裂强度比TSR % ≥80 T0729
　　车辙动稳定度（60℃） 次/mm ≥3000 T0719
　　弯曲极限应变（-10℃） με ≥4500 T0715
　　钢桥面铺装结构保护层热压沥青混凝土（HRA-13）目标配合比设计级配要求如下表。
　　项目 通过下列筛孔（mm）的质量百分率（％）
　　 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
　　HRA-13 100 97.3 80.5 59.2 50.5 29.0 18.2 12.2 10.5 9.5
　　级配
　　范围 100 90－100 71－87 52－66 37－51 25－35 18－27 12－21 9－16 6－10
　　注：原材料比例为10～15mm：5～10mm：0～3mm：矿粉=25.0%：18.5%：50.0%：6.5%，最佳油石比5.5%。
　　（二）热压沥青混凝土HRA-13保护层的拌和
　　1）采用大型间歇式沥青拌和楼进行拌合，应准确控制矿料、沥青的加入量，当使用高粘度沥青添加剂时，拌和锅应设有投料口，同时要安装响铃装置和监控计量设备，沥青用量偏差应控制在±0.3%范围之内，拌和时间宜控制在45～55s，确保沥青混合料拌和均匀，成品混合料应无花白、离析、析漏等现象，拌和过程中设专人严密观察和检查，发现混合料有异常现象时，应立即废弃，不得使用。
　　2）各种规格矿料通过拌和楼冷配仓按比例掺配后进入烘干筒，烘干的石料、矿粉按电子秤计量进入拌缸后先进行干拌，然后加沥青和木质纤维湿拌，矿粉和木质纤维不加热，拌和时间由试拌确定，拌和时间以所有集料颗粒表面裹复沥青结合料和沥青混合料拌和均匀为度，拌和时间宜控制在45～55s。
　　3）严格控制高粘度沥青和集料的加热温度以及混合料HRA-13的出厂温度，加热后集料和成品HRA-13混凝土测温宜采用接触式，不宜采用红外式测温装置。HRA-13混凝土低于下限值170℃或超过上限值195℃温度时不得使用，HRA-13混凝土施工温度控制范围如下表所示（单位：℃）。
　　高粘度沥青加热温度 170～180
　　矿料温度 180～200
　　混合料出厂温度 175～185，低于170或超过195废弃
　　运到现场温度 不低于170
　　摊铺温度 不低于170，低于160作为废料处理
　　初压开始温度 不低于160
　　复压最低温度 不低于150
　　碾压终了温度 不低于100
　　４）要严格控制油石比和矿料级配，避免油石不当而产生泛油和松散现象。调整矿粉添加方式，避免矿质混合料中小于0.075mm颗粒偏低的现象出现。拌和机开拌后每幅各取一组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验，检验油石比、矿料级配和高粘度沥青HRA-13的物理力学性质、残留稳定度。混合料不得在储料仓中长时间储存，以不发生高粘度沥青析漏或混合料温度低于规定值为度，且不得储存过夜。
　　
　　（三） 热压沥青混凝土HRA-13的压实
　　１）热压沥青混凝土HRA-13的压实要求很高，碾压采用光轮压路机进行振动碾压，混合料摊铺完后压路机要紧跟其后，进行初压、复压和终压，确保高温状态下开始碾压，碾压段落长度一般控制20～30m，遵循紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行，不得等候。初压用光轮压路机静压2遍，初压温度不得低于160℃，复压紧接在初压后，碾压不得小于4遍，终压采用光轮压路机静压2遍，并消除轮迹，终压温度不得低于100℃。边角碾压不到的部位采用小型压路机或手推式压路机进行补充碾压，以保证面层良好的压实度、平整度和行驶舒适性。
　　２）不得在低温状态下反复碾压，防止磨掉石料棱角、压碎石料，破坏石料嵌挤。必须备有足够数量的压路机，初压和复压均不宜少于2台，热压沥青混凝土HRA-13压实不宜用轮胎压路机。
　　３）在初压和复压过程中，宜采用同类压路机并列成梯队压实，不宜采用首尾相接的纵列方式。采用振动压路机压实HRA-13路面时，压路机轮迹的重叠宽度不应超过20cm，当采用静载压路机时，压路机的轮迹应重叠1/3～1/4碾压宽度。压路机折返应呈梯形，不应在同一断面上，不得向压路机轮表面喷涂油类或油水混合液，需要时可喷涂清水或皂水。
　　４）压路机应以均匀速度碾压，压路机适宜的碾压速度随初压、复压、压及压路机的类型而定，并满足下表要求（km/h）
　　压路机类型 初压 复压 终压
　　静载钢轮压路机 2-3 2.5-5 2.5-5
　　钢轮振动压路机 2-4 4-5 —
　　（四） 施工接缝的处理
　　１）纵向施工缝：对于采用两台以上摊铺机成梯队联合摊铺方式的纵向接缝，应在前部已摊铺混合料部分留下10～20cm宽暂不碾压作为后高程基准面，并有5～10cm左右的摊铺层重叠，以热接缝形式在最后作跨接缝碾压以消除缝迹，上下面层纵缝应错开15cm以上。
　　２）横向施工缝：钢桥面严禁出现横向施工缝，除非特殊情况，施工缝应采用平接缝。用三米直尺沿纵向位置，在摊铺段端部的直尺呈悬臂状，以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置，用锯缝机割齐后铲除，继续摊铺时，应将接缝锯切时留下的灰浆擦洗干净，涂上少量粘层沥青，摊铺机熨平板从接缝后起步摊铺，碾压时用钢筒式压路机进行横向压实，从先铺路面上跨缝逐渐移向新铺面层。
　　３）横向施工缝应远离桥梁伸缩缝20m以外，不宜设在伸缩缝处，以确保伸缩缝两边路面表面的平顺。